Kompensationsverstärker.
Die Erfindung befasst sich mit einem Kompensationsverstärker zum Messen von einer Hilfsstromquelle entnommenen und von einer Messgrosse gesteuerten Strömen.
Derartige Kompensationsverstärker finden in der Messtechnik Anwendung, wenn es darum geht, Messgrossen kleiner Leistung betriebsmässig fortlaufend aufzuzeichnen. Diese Aufgabe lässt sich mit normalen Tinten sehreibern nicht unmittelbar losen, da solche Geräte einen für diesen Zweck zu groRen Eigenverbrauch haben. Fallbügelschreiber haben zwar eine grosse Empfindlichkeit, jedoch schreiben sie den Messgrössenverlauf nicht fortlaufend, sondern nur punktweise in verhältnismässig grossen Zeita. bsta. nden auf ; sie sind daher nur in solchen Fällen verwendbar, in denen sich die Messgrosse verhältnismässig langsam ändert.
Ein bekannter Weg ist der der selbsttätigen Kompensierung (Verstärkung) der Messgrosse durch eine Nachlauf- steuerung, die neben dem Kompensieren auch das Aufschreiben durchführt. Hierzu sind aber besonders durchgebildete Registriergeräte erforderlich. In sogenannten Summiertmgsanlagen der Femmesstechnik ist ebenfalls die Verwendung eines Verstärkers im Summenkreis erforderlich, da der Widerstand des Summenkreises zur Vermeidung von Messfehlern klein gehalten werden muss.
Verstärken heisst also in diesem Zusammenhang : Den Strom eines leistungsstarken Stromkreises so durch die Messgrosse zu steuern, dass er stets verhältnisgleich dieser Messgrösse bleibt. Das Steuergerät muss dabei einen äusserst kleinen oder gar keinen Eigenverbrauch haben, damit der Messkreis nicht belastet wird, und der ganze Verstärker muss unabhängig von äussern Einflüssen, z. B. von Spannungsschwankungen oder von Widerstandsänderungen im gesteuerten Kreis, sein.
Bei den für Fernmessanlagen bekanntge- wordenen Kompensationsverstärkem wurden Bruckenkreuxspulinstrumente zur Anzeige benutzt. Da der Messstrom auf der Empfangsseite von Fernmessanlagen ausser von der Impulsfrequenz auch von der Grosse der Messspannung abhängig ist, konnten Dreh spulinstrumente in der Fernmessung bisher nur beim Vorhandensein einer konstanten Messspannung verwendet werden. Eine kon stante Messspannung zu schaffen, ist aber im allgemeinen nur bei grosseren Anlagen mög- lich, da die Beschaffung unddieÜber- wachung der konstanten Spannung zu viel Aufwand erfordert.
Eben aus diesem Grunde wurden bisher für die Fernmessung Brüeken- kreuzspulinstrumente eingesetzt.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, auch bei nichtkonstanter Messspannung einfaehe Drehspulinstrumente zur Anzeige bzw. Registrierung benutzen zu Ton- nen, aus der Erkenntnis heraus, dass es bei zweekentsprechender Anordnung und Sehal- tung des Kompensationsverstärkers möglich ist, den Einfluss der Me#spannung im Kom- pensationsverstärker selbst zu beseitigen.
Diese Aufgabe wird bei Verwendung eines Kompensationsverstärkers zum Messen von einer Hilfsstromquelle entnommener und von einer Messgrosse gesteuerten Strömen, bei denen der Einfluss von Spannungsänderungen der Hilfsstromquelle auf den verstärkten Kompensationsstrom zum mindesten stark vermindert ist, vorzugsweise für die Impulsfre quenzfernmessung dadurch gelöst, dass der Messstrom und der Kompensationsstrom auf je eins von zwei miteinander mechanisch gekoppelten Messwerken geleitet werden, wobei das Drehmoment des Kompensationsmesswer- kes in gleichem Masse von der Spannung der Hilfsstromquelle abhängt wie der zu verstärkende Messstrom.
Der durch die Erfindung erzielte Erfolg ergibt sich aus der Aufgabenstellung. Bei Anwendung der erfindungsgemässen Anordnung können im Ausgangskreis normale Drehspulinstrumente verwendet werden, und damit ist eine empfindliche Lüeke in der Ausfüh- rung von Fernmessanlagen geschlossen.
Die Messwerke sind zweckmässig als Dreh spulsysteme ausgebildet, wobei der neue Verstärker mit Spannungsausgleich im wesentlichen aus den Teilen eines normalen Messstromverstärkers besteht, bei dem aber das Drehspulsystem in zwei Teile zerlegt ist und das Feld des Kompensationsmesswerkes durch einen von der Spannung der Hilfsstromquelle erregten Elektromagneten erzeugt wird.
Bei derartigen Kompensationsverstärkem mit zwei Drehspulsystemen zu arbeiten, ist an sich bei sogenannten Messwertumformern bereits bekanntgeworden, bei welchen ein Lei stungssystem und ein Gleichstrom-Kompen- sationssystem vorgesehen ist.
Die erstrebte Kompensation von Span nungsschwankungen der Hilfsstromquelle kann weiterhin dadurch noch verbessert werden, dass ein Teil-des Messstromes einer zweiten Wicklung des Kompensationsverstärkers zugeführt wird.
In der Zeichnung ist schematisch eine Aus führungsform der Erfindung dargestellt. Das System Dt für den zu verstärkenden Eingangsstrom hat in der bekannten Weise ein permanentes Erregerfeld und ist ein normales Drehspulsystem. Das Drehspulsystem D2 für den Kompensationsstrom hat ein fremderregtes Feld, welches durch den Elektromagnetenll/ erzeugt wird. Beide Drehspulsysteme sind durch das Bändchen F mechanisch miteinander gekuppelt. Im Gegensatz hierzu sind bei bekannten Verstärkern dieser Art beide Dreh spulsysteme durch zwei Wicklungen auf einem gemeinsamen Rähmchen in dem gleichen Feld eines permanenten Magneten vereint.
Die Verstärkerröhre Rö gehört einer an sich bekannten Regeleinrichtung an. Diese Einrichtung dient bei bekannten Verstärkern dazu, einen veränderbaren Widerstand von einem richtkraftlosen, empfindlichen Dreh spulgerÅat ohne irgendwelche Rückwirkungen zu verstellen. Die Elektronenröhre Rö ist dabei als Hochfrequenzgenerator geschaltet. Im Anodenkreis der Röhre liegt der Schwingungs- kreis, dessen Selbstinduktion Ll und dessen Kapazität Cl vorwiegend die Frequenz bestimmen. Der Rückkopplung dient die Spule Lz im Gitterkreis. Mit B ist das Messgerät (Tintenschreiber) im gesteuerten Kreise bezeichnet.
Werden die Spulen Ll und L2 so angeordnet, dass die Rückkoppelbedingungen erfüllt werden, so schwingt die Schaltung mit einer Frequenz, die im wesentlichen durch L, und Cl bestimmt wird. Durch das Abdecken der Gitterspule L2 gegen das Feld der Anodenspule Li durch ein dünnes Metall- plättehen A wird die Grösse der Amplitude der Hochfrequenzsehwingung vermindert. Die Hochfrequenz wird gleichgerichtet und als Kompensationsstrom verwendet.
Diese bekannten Einrichtungen sind in der Siemenszeitschrift, September 1935, Seite 467 und ff., beschrieben.
Die Wirkungsweise des neuen Verstärkers mit Spannungsausgleich ist nun folgende :
Das Empfangsrelais R wird von einem Fernmesssender aus über die Leitimgen 1 und 2 mit der Impulsfrequenz f getastet und lädt die Messkondensatoren C abwechselnd über das Eingangsrähmchen d des Verstärkers auf, gewichtes der beiden Drehmomente D, und De bei Spannungsänderungen notwendig ist. Diese Massnahme ist wegen der Remanenz des Ei- sens des fremderregten Systems erforderlich.
Compensation amplifier.
The invention relates to a compensation amplifier for measuring currents drawn from an auxiliary current source and controlled by a measured variable.
Compensation amplifiers of this type are used in measurement technology when it is a matter of continuously recording measured quantities with low power. This task cannot be solved immediately with normal ink pens, since such devices have too much self-consumption for this purpose. Throwback recorders have a high sensitivity, but they do not write the course of the measured values continuously, but only point by point in a relatively long time. bsta. nd on; they can therefore only be used in cases in which the measured variable changes relatively slowly.
A well-known way is that of the automatic compensation (amplification) of the measured variable by means of a follow-up control which, in addition to the compensation, also carries out the recording. However, specially trained recording devices are required for this. In so-called summation systems of femme measurement technology, the use of an amplifier in the summation circuit is also necessary, since the resistance of the summation circuit must be kept small to avoid measurement errors.
In this context, amplifying means: to control the current of a powerful circuit through the measured variable in such a way that it always remains in proportion to this measured variable. The control unit must have very little or no internal consumption so that the measuring circuit is not loaded, and the entire amplifier must be independent of external influences, e.g. B. voltage fluctuations or changes in resistance in the controlled circuit.
Bruckenkreux coil instruments were used for display in the compensation amplifiers known for telemetry systems. Since the measuring current on the receiving side of telemetry systems depends not only on the pulse frequency but also on the size of the measuring voltage, until now it has only been possible to use rotating coil instruments in telemetry if a constant measuring voltage was available. Creating a constant measuring voltage is generally only possible with larger systems, since the acquisition and monitoring of the constant voltage requires too much effort.
It is precisely for this reason that bridge cross-coil instruments have so far been used for remote measurement.
The invention is now based on the object of using simple moving-coil instruments for display or registration, even when the measurement voltage is not constant, from the knowledge that it is possible to influence the measurement voltage if the compensation amplifier is arranged and viewed in a two-way manner to be eliminated in the compensation amplifier itself.
When using a compensation amplifier for measuring currents taken from an auxiliary power source and controlled by a measurement variable, in which the influence of voltage changes of the auxiliary power source on the amplified compensation current is at least greatly reduced, preferably for the pulse frequency remote measurement, this object is achieved in that the measurement current and The compensation current can be fed to one of two mechanically coupled measuring units, whereby the torque of the compensation measuring unit depends to the same extent on the voltage of the auxiliary power source as the measuring current to be amplified.
The success achieved by the invention results from the task. When using the arrangement according to the invention, normal moving-coil instruments can be used in the output circuit, and a sensitive gap in the implementation of telemetry systems is thus closed.
The measuring mechanisms are expediently designed as rotating coil systems, the new amplifier with voltage compensation essentially consisting of the parts of a normal measuring current amplifier, in which, however, the moving coil system is divided into two parts and the field of the compensation measuring mechanism is generated by an electromagnet excited by the voltage of the auxiliary power source becomes.
Working with two moving coil systems in such compensation amplifiers has already become known per se in so-called measuring transducers in which a power system and a direct current compensation system are provided.
The desired compensation for voltage fluctuations in the auxiliary power source can furthermore be improved by feeding part of the measuring current to a second winding of the compensation amplifier.
In the drawing, an imple mentation of the invention is shown schematically. The system Dt for the input current to be amplified has a permanent excitation field in the known manner and is a normal moving coil system. The moving coil system D2 for the compensation current has an externally excited field which is generated by the electromagnet /. Both moving coil systems are mechanically coupled to one another by the ribbon F. In contrast, in known amplifiers of this type, both rotary coil systems are combined by two windings on a common frame in the same field of a permanent magnet.
The amplifier tube Rö belongs to a control device known per se. This device is used in known amplifiers to adjust a variable resistance of a directional force-less, sensitive rotary coil device without any feedback. The electron tube Rö is connected as a high frequency generator. In the anode circuit of the tube is the oscillation circuit, whose self-induction Ll and whose capacitance Cl mainly determine the frequency. The coil Lz in the lattice circle is used for feedback. The measuring device (ink pen) in a controlled circle is designated with B.
If the coils L1 and L2 are arranged in such a way that the feedback conditions are met, the circuit oscillates at a frequency which is essentially determined by L1 and C1. By covering the grid coil L2 against the field of the anode coil Li by a thin metal plate A, the magnitude of the amplitude of the high-frequency visual oscillation is reduced. The high frequency is rectified and used as a compensation current.
These known devices are described in the Siemens magazine, September 1935, page 467 and ff.
The mode of operation of the new amplifier with voltage compensation is now as follows:
The receiving relay R is scanned by a remote measuring transmitter via the Leitimgen 1 and 2 with the pulse frequency f and charges the measuring capacitors C alternately via the input frame d of the amplifier, weight of the two torques D, and De is necessary for voltage changes. This measure is necessary because of the remanence of the iron in the separately excited system.